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Title
Entwicklung, Konstruktion und Simulation eines Radträgers aus Aluminiumguss unter Zuhilfenahme von Rapid Prototyping Technologien
Additional Titles
Development, construction and computer aided simulation of an upright made of cast aluminum with the aid of additive manufacturing technologies
AuthorWillert, Andreas
Thesis advisorGeyer, Sebastian
Published2016
Date of SubmissionJune 2016
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)Radträger Entwicklung / Radträger Serienfahrzeuge / Radträger Rennfahrzeuge / Berechnung Kräfte Radträger / Finite Elemente Analyse Radträger / Generative Fertigung Gießverfahren / Generative Fertigung Feingießen / Generative Fertigung Feinguss / Generative Fertigung Vollformgießen
Keywords (EN)upright development / upright production vehicle / upright racing car / calculation of forces upright / finite element analysis upright / additive manufacturing casting process / additive manufacturing investment casting / additive manufacturing lost-wax casting / additive manufacturing evaporative pattern casting
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Der Bedarf an immer kürzeren Produktentwicklungszeiten stellt große Herausforderungen für die Fertigungstechnik dar. Obwohl das Gießverfahren das älteste Urformverfahren ist, bietet es durch die Verbindung mit jüngsten Entwicklungen im Bereich der generativen Fertigung neue Methoden, um Produkte schneller herstellen zu können. Die Implementierung von generativ hergestellten Modellen oder Formen kann, nach erfolgreicher Überprüfung der Wirtschaftlichkeit, für Metallgießverfahren eine Beschleunigung des Entwicklungs- und Fertigungsprozesses bedeuten.

Es werden in dieser Arbeit einerseits Möglichkeiten zur Kombinaten dieser beiden Fertigungsverfahren beschrieben, andererseits dies anhand eines greifbaren Produkts praxisnahe verfolgt. Der Radträger ist in diesem Fall stellvertretend für ein beliebiges Produkt mit komplexer Geometrie, das als Prototyp oder Kleinstserie entwickelt und hergestellt werden soll. In der Entwicklung wird zuerst der Radträger an sich und dessen Umfeld beschrieben, sowohl in der Theorie als auch in der praktischen Umsetzung.

Auf diesem Fundament aufbauend, wird die spezifische Umgebung des Radträgers im Formula-Student-Rennwagen erläutert und aufgrund dessen die neue CAD-Konstruktion präsentiert. Um die Einsatztauglichkeit der Festigkeit zu validieren, werden die bei extremer Fahrweise auf den Radträger wirkenden Kräfte ermittelt und per Finite Elemente Methode simuliert und bewertet. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Radträger als Produkt, beginnend bei der Entwicklung, über die Konstruktion und Finite Elemente Analyse, bis hin zur Vorstellung vierer konkreter Fertigungsverfahren unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen.

Abstract (English)

The demand for ever shorter product development times represents major challenges for manufacturing technology. Although the casting method is the oldest molding method, when associated with the newest developments in the parts of additive manufacturing, it is a very fast method of manufacturing products. The implementation of additive manufactured models or molding connotes a speedup in the development and manufacturing process with the inspection of cost effectiveness for metal casting having already been included.

This thesis covers the possibilities of combining these two types of manufacturing and also shows one of the found solutions by means of a upright. It is representative of any product with complex geometry that can be developed and manufactured as a prototype or smallest series. The thesis firstly takes care of the theoretical background of the upright and its surroundings and then describes how it is manufactured.

Based on this background, the specific surrounding of the upright is described in a real-life way on the Formula Student Racing Car and the computer aided design (CAD) is presented as well. To validate the operational suitability of its solidity, the impacts of forces are measured in extreme driving conditions in addition to being simulated and evaluated by finite element analysis. The outcome of this thesis is a ready-to-produce upright starting with the development, then the construction and finite element analysis, and finishing with the presentation of four types of manufacturing processes, considering the general conditions.